JP6426754B2 - 一体型給気ユニット - Google Patents

Description

本発明は一体型給気ユニットに関し、詳細には電動機および空気乾燥機を有する空気圧縮機を備えた自動車両向け空気サスペンションシステム用の一体型給気ユニットに関するものであり、空気圧縮機は、電動機、空気乾燥機および複数の空気コネクタとともに機能ユニットを形成する。

特許文献１は車両用空気サスペンションシステムを開示しており、前記空気サスペンションシステムは、現在の空気サスペンションシステムの不可欠な部材を構成する。前記空気サスペンションシステムは、圧縮機、空気乾燥機、圧力蓄積装置を備え、様々な弁および圧縮空気管も備える。その上、空気サスペンションシステムは圧力センサを備え、制御装置を介して制御される。

従来技術による、空気圧縮機、弁および制御装置を備える、空気サスペンションシステム用給気部の主要構成要素は、振動技術に関する限り、通常、車両の中で互いに分離され、別々に収容されている。各構成要素は、空間をほとんど節約しない専用の空気ラインおよび電線路を介して接続され、施工費用およびコストが高くつく。

自動車向け空気サスペンションシステムに空気を供給するとき、直線運動形のピストンを有する1段型または2段型の圧縮機コンセプトが、圧縮機として通常使用される。そのような圧縮機の多くは電動機を介して駆動され、合成材料またはダイカストアルミニウムから具現されたクランクケースと、ダイカストアルミニウムから具現化されたシリンダヘッドを有するシリンダと、合成材料から具現化された乾燥機ユニットと、を備える。加えて、たとえば入口弁、出口弁といった1つまたは複数の弁がシリンダヘッドに取り付けられている。電動機のモータ制御は、一般に機械的リレーを介して制御され、圧縮機上には取り付けられず、このことが付加線路をもたらす。

その上、空気サスペンションシステム向けの合体された給気ユニットが知られているが、これは、たいていは簡単な後車軸のレベル調整システムの場合に使用されるものである。圧縮機上の制御装置と一緒に各弁が取り付けられている。この実施形態の場合でさえ、さらなるラインを介した不便なやり方で構成要素を接続する必要があり、結果的に、この特殊な適用も、コストに関して最適生産を助長するものではない。

独国特許出願公開第102005030726 号明細書

したがって、本発明の目的は、2輪用または4輪用の空気サスペンションシステム向けに、コスト効率の良いやり方で生産することができて構築スペースがより少ないコンパクトな給気ユニットを提供することである。

本発明の目的は独立請求項の機能を用いて達成される。

本発明によれば、機能ユニットは、構成要素と、電動機を有する空気圧縮機と、空気乾燥機と、空気圧弁と、電子制御装置と、を一体化することによって形成される。この機能ユニットの核心は空気圧ブロックであり、その上に、すべてのさらなる構成要素が配置されている。この空気圧ブロックは空気圧弁の一部分を含み、その配偶部(mating part)は電子制御装置に配置されている。その上、電動機および空気乾燥機が空気圧ブロック上に配置されている。たとえば圧力蓄積装置といったさらなる構成要素を接続するように、空気圧ブロック上に空気コネクタが設けられている。したがって、自動車両用空気サスペンションシステムに空気を供給するのに適切なコンパクトな構造ユニットが生産される。

空気圧電磁弁の駆動ユニットは、コア、スリーブ、アーマチュア、弾性要素を備え、シール座が空気圧ブロックの中に固定して一体化されるのが特に好ましい。対応するコイルは、好ましくは電子制御装置の空気圧電磁弁とは別れて配置され、電気機械のやり方で駆動され得る。前記コイルは、整合するやり方で駆動ユニット上に差し込まれ、好ましくは弾性要素によって寸法公差を補償するようなやり方で適所に保持される。

空気圧ブロックの中に圧縮機として往復動ピストン圧縮機が設けられるのが好ましく、前記往復動ピストン圧縮機は、空気圧ブロックに取り付けられた電動機を介して駆動されるものである。共通弁を有するブロックの中に往復動ピストン圧縮機を組み込むと、給気ユニットの構造がコンパクトになる。

好ましくは3気筒スター圧縮機として具現化される圧縮機は、圧縮機の力が分配される3本のピストンを備える。結果として、トルク変動および始動トルクがより小さくなり、圧縮機の運転がより静かになる。

3気筒スター圧縮機のコンパクトな構造は、クランクピン上の中央軸受け機構と物理的に接触する。この機構によって、クランクピン上にもたらされる横方向力が低減され、その結果、電動機の軸受けは、負荷がより小さくなって、寸法をより小さくすることができる。シリンダの圧縮機容積がより小さくなることにより、生じる熱がより少量になり、より簡単なやり方で放散させることができる。3気筒スター圧縮機のこれらの利点によって、耐用年数がより長くなり、起動時間が改善され、このことによって、一体型給気ユニットの長寿命の性能が向上する。

さらなる好ましい実施形態によれば、圧縮機は、ピストンがクランクピンの中心に取り付けられた2ピストン圧縮機として具現化される。結果として、トルク変動および始動トルクがより小さくなり、同様に圧縮機の運転が静かになる。

電動機の取付け機構は、クランクピン上に取り付けられた結果として負荷が同様により小さくなり、その結果、前記電動機の取付け機構の寸法をより小さくすることができる。2圧縮機のシリンダの圧縮機容積がより小さければ、熱量がより小さくなり、より簡単なやり方で放散することができる。これらの利点により、同様に、一体型給気ユニットのより高度な長続きする性能の結果として、耐用年数がより長くなり、起動時間が改善される。

空気圧ブロックは、好ましくはアルミニウムから生産され、機械的に処理される。基本材料のこの選択によって熱の放散が支援される。結果として、高レベルの品質を達成するとともに、空気圧ブロックの様々な変形を簡単かつコスト効率の良いやり方で生産することが可能である。構成要素と、圧縮機と、空気乾燥機と、空気圧弁と、空気コネクタと、の間の空気圧接続は、ブロックの内部のダクトを介してもたらされる。有利には、通常は車両の中でルーティングされて個別の構成要素を互いに接続する空気圧接続が、空気圧ブロックの中に穴をあけたダクトによって省略される。

電子制御装置のハウジングは、好ましくは合成材料から生産され、車両の電気システムに対する電子接続を特に含んでいる。これは、環境の影響から保護するように、密封したやり方で空気圧ブロックに有利に接続される。

制御装置上の電子コネクタは、すべての必要とされる信号ラインおよび全体の電流供給のためにも使用され、その結果として、組立体の消費および応用の消費が明らかに低減される。

ここでは、電動機のモータ制御が給気と一体化され、半導体スイッチを介して行われる。その上、制御装置は、レベル制御およびショック吸収制御などの空気サスペンションシステムの通常の作業も遂行することができる。

他の構成要素に対する制御装置の内部の電子接続は、好ましくはプラグ接続または圧入接続を介して行われ、結果的に干渉に対して敏感ではない。電磁弁コイルは、短い接続端子(connecting contacts)を使用して制御装置の電子的最終段に接続され、その結果、可能性のある干渉が低減される。結果的に、電磁環境適合性が改善される。接続が短くなると、ラインにわたる電圧降下が最小限になって、電磁弁のパワー出力が増加する。結果として、短くて低感度の調節回路が使用され、その結果、プッシュアンドホールド制御に加えて、ランププロファイルを生成することなど、電流を制御することも可能である。電磁弁は、より大きな、操作上、より確実なプッシュ電流を用いて使用され得、その結果、電磁弁の構築ボリュームを低減することができる。

一体型給気によって、モータ制御のための診断機能を確実に生成することができ、たとえば「圧縮機を運転する/しない」などの運転データを記憶して評価することができる。他の方法では普通である電線路が省略されることによりに診断挙動およびフェイルセイフ挙動の全体が改善される。圧縮機と電磁弁ブロックと制御装置との間を直接接続することにより、干渉の影響を取り除くことができる。結果的に、給気ユニットの内部の接続および機能のすべてを監視することができる。

本発明のさらなる好ましい実施形態によれば、給気ユニットを運転するとき給気ユニットの内部の構成要素を較正して、設定を電子制御装置に記憶することが可能である。これによって、一体型給気ユニットの機能性および精度が向上する。

一体型給気ユニットの中に様々なタイプのセンサが収容され得る。空気サスペンションシステム向けの適用によれば、これらは通常は圧力センサ、加速度センサおよび温度センサである。運動センサおよび高度変化センサなどのさらなるセンサが、同様に組み込まれ得る。

さらなる好ましい実施形態によれば、空気圧ブロックの中に圧力センサが配置され、具体的には弾性接触を介して電気制御装置と電気的に接触する。

一体型給気ユニットは、好ましくは、閉じた給気のコンセプトを有する、自動車両向け空気サスペンションシステムにおいて使用される。この空気サスペンションシステムの場合、構成要素には、電動機、空気乾燥機、空気圧弁および空気コネクタを有し、電子制御装置も有する空気圧縮機が含まれる。

この空気サスペンションシステムは、4つの2/2方向切換弁が備わっている電子的に制御可能な切換弁装置を備える。

切換弁装置の中に、互いから独立して切り換えられ得る弁が、圧力差が常に一方向になり、より高い圧力によって弁が閉じるやり方で取り付けられている。圧力に対抗して弾性力によってシール座を閉めておく必要がないという事実により、弾性力のより小さい弾性要素を取り付けることができ、より小さい弁およびコイルが可能になる。

切換弁装置によって、空気サスペンションシステムに関する様々な作動状態が達成される。

空気サスペンションシステムは、閉じた給気を運転するときには、圧縮機を使用せずに圧力蓄積装置から充填される。すべての4つの切換弁が開かれ、空気サスペンションシステムは有効な大断面によって急速に充填される。同様に、空気サスペンションシステムは、すべての4つの開かれた切換弁を介して、急速に圧力蓄積装置へと排出される。

さらなる好ましい実施形態によれば、切換弁装置は4つのパイロット制御された2/2方向切換弁を備える。

これらの弁は、パワーが圧力および体積流れに依拠するので、大きな空気圧パワーを切り換え得るという利点を有する。これらの弁は、通しの流れの向きまたは圧力差に依拠する関係において異なって作用する。したがって、開の保持圧力および閉の保持圧力ならびに開く断面は、必要に応じて設計され得る。これらの弁を使用することにより、全体の有用性が向上する。加えて、設置ボリュームが、既知の実施形態に対してかなり低減され得る。

さらなる好ましい実施形態は、従属請求項と、図の参照を伴う例示的実施形態の以下の説明と、から明白である。

自動車両向け空気サスペンションシステム用の一体型給気ユニットを示す図である。 3気筒スター圧縮機を有する空気サスペンションシステムの空気圧回路図を示す図である。 4つの2/2方向切換弁がある切換弁装置を有する空気圧回路図を示す図である。 4つのパイロット制御された2/2方向切換弁がある切換弁装置を有する空気圧回路図を示す図である。

図1は、自動車両向け空気サスペンションシステム用の一体型給気ユニット1を示す概略図である。空気圧ブロック5の内部に空気圧縮機2があり、前記空気圧縮機2は、前面に取り付けられた電動機3を介して駆動される。その上、前面には空気乾燥機4が取り付けられている。

空気圧ブロック5は個別の構成要素の収容機構(さらには図示略)を備える。概略的に示されている複数の空気圧弁7は、空気圧ブロック5の内部に配置されており、互いに整合するやり方で電子制御装置6内に配置されている。

空気圧弁7の駆動ユニット7aは、コア、スリーブ、アーマチュア、弾性要素を備え、空気圧ブロック5の中にシール座が組み込まれている。電気制御装置6の中に空気圧弁7の電磁弁コイル7bが組み込まれている。駆動ユニット7aと電磁弁コイル7bとは、互いの中へ適切に差し込まれている。

加えて、空気圧ブロック5は、空気圧ラインとして機能するダクト(図示略)を含む。これらの空気圧ラインは、空気圧縮機2と、空気乾燥機4と、空気圧弁7と、空気コネクタ8と、を互いに接続する。空気コネクタ8は、空気圧ブロック5の対応する収容機構の中に配置されており、前記空気圧ブロックを、たとえば圧力蓄積装置など、空気サスペンションシステムのさらなる構成要素に接続することに使用される。

電子制御装置6は、空気圧弁7の一部分に加えて電子コネクタ9を含む。一体型給気ユニット1は、このコネクタを介して車両の電気システムに完全に接続されており、したがって、構成され、かつ選択され得る。電動機3および空気圧弁7は、電子制御装置6を介して制御される。

その上、電気制御装置には圧力センサ(さらには図示略)が組み込まれており、制御装置と電気的に接触する。一体型給気ユニット1は、たとえば加速度センサおよび温度センサといったさらには図示されないセンサをさらに含む。

図2は、3気筒スター圧縮機101を有する空気サスペンションシステムの空気圧回路図を示す。3気筒スター圧縮機101は、電動機102を介して駆動される。3気筒スター圧縮機101に対して、空気が、逆止弁104を介して吸気フィルタ113によって周囲から供給される。3気筒スター圧縮機は、3つの入口弁120、121、122を備え、3つの出口弁123、124、125も備える。結果的に、多段圧縮機のコンセプトを接続することが可能である。空気は、第2の逆止弁105を介して、出口弁108を通って周囲に供給され得、または、スロットル逆止弁107および空気乾燥機106を介して切換弁装置130へさらに導かれ得る。その上、3気筒スター圧縮機101には、パワー制限弁103およびECUベント114が接続されている。

切換弁装置130は、それぞれの場合において個別の空気サスペンションシステム弁110を介して、空気サスペンションシステム111の給気を使用し、切換弁装置130と空気サスペンション弁110との間に、圧力センサ109が接続されている。圧力蓄積装置112は、切換弁装置130を介して空気サスペンションシステム111に空気をさらに供給するように使用される。空気は、手動ベント115を通ってシステムから放出され得る。

図3の空気圧回路図は、閉位置における4つの2/2方向切換弁を備える切換弁装置を示す。切換弁131、132、133、134が開位置になると、圧力蓄積装置と空気サスペンションシステムの間に空気の急速な交換が生じる。

図4の空気圧回路図には、4つのパイロット制御された2/2方向切換弁を有する切換弁装置が示されている。

1 一体型給気ユニット
2 空気圧縮機
3 電動機
4 空気乾燥機
5 空気圧ブロック
6 電子制御装置
7 空気圧弁
7a 駆動ユニット
7b 電磁弁コイル
8 空気コネクタ
9 電子コネクタ
101 3気筒スター圧縮機
102 電動機
103 パワー制限弁
104 第1の逆止弁
105 第2の逆止弁
106 空気乾燥機
107 スロットル逆止弁
108 出口弁
109 圧力センサ
110 空気サスペンション弁
111 空気サスペンションシステム
112 圧力蓄積装置
113 吸気フィルタ
114 ECUベント
115 手動ベント
120 第1の入口弁
121 第2の入口弁
122 第3の入口弁
123 第1の出口弁
124 第2の出口弁
125 第3の出口弁
130 切換弁装置
131 第1の切換弁
132 第2の切換弁
133 第3の切換弁
134 第4の切換弁
135 第1のパイロット制御された切換弁
136 第2のパイロット制御された切換弁
137 第3のパイロット制御された切換弁
138 第4のパイロット制御された切換弁

Claims (14)

1. 電動機（３）および空気乾燥機（４）を有する空気圧縮機（２）を備える、自動車向け空気サスペンションシステム用の一体型給気ユニット（１）であって、前記空気圧縮機（２）が、電動機（３）、前記空気乾燥機（４）および複数の空気コネクタ（８）とともに機能ユニットを形成しており、
   前記機能ユニットが、少なくとも空気圧ブロック（５）および電子制御装置（６）から形成されており、
   前記空気圧縮機（２）が、前記空気圧ブロック（５）に配置されており、前記空気圧ブロック（５）に取り付けられている前記電動機（３）によって駆動され、
   前記電子制御装置（６）が、前記電動機（３）の反対側において前記空気圧ブロック（５）に取り付けられており、
   空気圧弁（７）が、前記空気圧ブロック（５）の中に部分的に配置されており、且つ電子制御装置（６）の中に部分的に配置されていることを特徴とする一体型給気ユニット（１）。
2. 前記空気圧弁（７）の駆動ユニット（７ａ）が前記空気圧ブロック（５）の中に別々に配置されており、前記空気圧弁（７）の電磁弁コイル（７ｂ）が前記電子制御装置の中に別々に配置されており、前記電磁弁コイル（７ｂ）が、寸法公差補償要素を介して互いに一体に結合された状態で配置され得ることを特徴とする請求項１に記載の一体型給気ユニット（１）。
3. 前記空気圧縮機（２）が前記空気圧ブロック（５）の中に配置されており、前記電動機（３）を介して駆動されることを特徴とする請求項１又は２に記載の一体型給気ユニット（１）。
4. 前記空気圧縮機（２）が３気筒スター圧縮機として具現化されていることを特徴とする請求項３に記載の一体型給気ユニット（１）。
5. 前記３気筒スター圧縮機が、クランクピンを介して中心に取り付けられていることを特徴とする請求項４に記載の一体型給気ユニット（１）。
6. 前記空気圧縮機（２）が２ピストン圧縮機として具現化されていることを特徴とする請求項３に記載の一体型給気ユニット（１）。
7. 前記２ピストン圧縮機が、クランクピンを介して中心に取り付けられていることを特徴とする請求項６に記載の一体型給気ユニット（１）。
8. 前記空気圧ブロック（５）の内部でダクトが空気圧ラインとして延在し、前記空気圧縮機（２）と、前記空気乾燥機（４）と、前記空気圧弁（７）と、前記空気コネクタ（８）と、を相互に接続していることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の一体型給気ユニット（１）。
9. 前記電子制御装置（６）が電子コネクタ（９）を備え、前記一体型給気ユニット（１）が少なくとも１つの車両電気回路網に接続していることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の一体型給気ユニット（１）。
10. 圧力センサおよび／または加速度センサおよび／または温度センサであるセンサが、前記一体型給気ユニット（１）内に組み込まれていることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の一体型給気ユニット（１）。
11. 前記センサのうちの１つが圧力センサであり、該圧力センサは、前記空気圧ブロック（５）の中に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の一体型給気ユニット（１）。
12. 前記圧力センサが、寸法公差補正要素を介して、前記電子制御装置（６）と電気的に接触し得ることを特徴とする請求項１１に記載の一体型給気ユニット（１）。
13. 請求項１から１２の少なくとも一項に記載の一体型給気ユニット（１）を備えた車両用空気サスペンションシステム。
14. 前記一体型給気ユニット（１）および切換弁装置（１３０）を有する車両用空気サスペンションシステムであって、前記切換弁装置が、４つの２／２方向切換弁（１３１、１３２、１３３、１３４）または４つのパイロット制御された２／２方向切換弁（１３５、１３６、１３７、１３８）を備えていることを特徴とする請求項１３に記載の車両用空気サスペンションシステム。

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